风-光-抽蓄辅助服务市场容量交易随机演化博弈

杨娴; 蔡晔; 曹一家; 谭玉东

doi:10.7500/AEPS20241012004

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风-光-抽蓄辅助服务市场容量交易随机演化博弈

学术研究 | 更新时间：2025-07-04

- 风-光-抽蓄辅助服务市场容量交易随机演化博弈
- Stochastic Evolutionary Game of Capacity Trading for Wind-Photovoltaic-Pumped Storage in Auxiliary Service Market
- 电力系统自动化 2025年49卷第12期页码：140-152
- 作者机构：
  
  1.电网防灾减灾全国重点实验室（长沙理工大学），湖南省长沙市 410114
  2.智慧城市能源感知与边缘计算湖南省重点实验室（湖南城市学院），湖南省益阳市 413002
  3.国网湖南省电力有限公司经济技术研究院，湖南省长沙市 410004
- 作者简介：
  
  杨娴(1993—)，女，博士研究生，主要研究方向：电力市场、博弈论。E-mail：yangxian@hncu.edu.cn
  蔡晔(1988—)，女，通信作者，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力市场、电力系统运行与控制。E-mail：caiye1988427@126.com
  曹一家(1969—)，男，博士，教授，主要研究方向：电力系统安全与控制、大电网智能优化调度、分布式智能系统理论。E-mail：yjcao@csust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年基金资助项目(52307081);湖南省科技创新“荷尖”计划资助项目(2024RC3163)
- DOI：10.7500/AEPS20241012004
  中图分类号：
- 收稿：2024-10-12，
  
  修回：2025-02-11，
  
  网络出版：2025-03-18，
  
  纸质出版：2025-06-25
- 稿件说明：
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杨娴,蔡晔,曹一家等.风-光-抽蓄辅助服务市场容量交易随机演化博弈[J].电力系统自动化,2025,49(12):140-152.

YANG Xian,CAI Ye,CAO Yijia,et al.Stochastic Evolutionary Game of Capacity Trading for Wind-Photovoltaic-Pumped Storage in Auxiliary Service Market[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(12):140-152.
杨娴,蔡晔,曹一家等.风-光-抽蓄辅助服务市场容量交易随机演化博弈[J].电力系统自动化,2025,49(12):140-152. DOI： 10.7500/AEPS20241012004.

YANG Xian,CAI Ye,CAO Yijia,et al.Stochastic Evolutionary Game of Capacity Trading for Wind-Photovoltaic-Pumped Storage in Auxiliary Service Market[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(12):140-152. DOI： 10.7500/AEPS20241012004.

摘要

针对新能源发电大规模扩张导致电力系统面临负荷低谷时段新能源消纳难、尖峰负荷时段电力保供难的“两难”困境，考虑抽水蓄能与新能源在联合运行中的被动地位及风光互补的局限性，将风电场、光伏电站和抽水蓄能电站均视为具有独立决策权的利益主体，基于随机演化博弈理论探究辅助服务市场下风电场、光伏电站和抽水蓄能电站在容量交易中的策略选择与动态决策过程。首先，基于容量交易市场机制分析不同运行模式下博弈主体的收益，深入刻画风-光-抽蓄参与容量交易辅助服务市场的现实情景；其次，为应对风-光-抽蓄三方博弈中的不确定性问题，引入高斯白噪声模拟演化过程中的随机扰动，从而构建不确定性条件下的风-光-抽蓄三方随机演化博弈模型，分析模型的均衡解及稳定性并得到稳态条件；最后，基于中国某省2020年实际数据仿真博弈主体策略行为的演化过程，验证了所提方法的可行性和有效性。结果表明，风电场选择“合作”策略是三方联盟稳定的前提，光伏电站在交易中最容易出现投机行为，而抽水蓄能电站的运行策略与容量交易规模密切相关。

Abstract

To address the “dual dilemma” faced by power systems due to large-scale renewable energy expansion

where renewable energy accommodation becomes challenging during low-load periods and power supply guarantee during peak load periods

the wind farms

photovoltaic (PV) power stations

and pumped storage power stations are regarded as the subjects with the right to make independent decisions considering the passive status of pumped storage in joint operations with renewable energy and the limitations of wind-PV complementarity. Based on the stochastic evolutionary game theory

the strategy selection and dynamic decision-making process among wind farms

PV power stations and pumped storage power stations during the capacity trading in the auxiliary service market is studied. First

based on the market mechanism of capacity trading

the benefits of game players with various operation modes are analyzed

and the realistic situation of wind-PV-pumped storage participating in the capacity trading of auxiliary service market is deeply depicted. Then

to address the issues of uncertainty in the tripartite game among wind-PV-pumped storage

the Gaussian white noise is introduced to simulate the random disturbances in the evolution process

so as to build a tripartite stochastic evolutionary game model of wind-PV-pumped storage under uncertain conditions

and the equilibrium solution and stability of the model are analyzed to obtain the steady-state conditions. Finally

taking the actual data of a certain province in China in 2020 as a case

the evolution process of the strategic behavior for game subjects is simulated to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method. The results show that the choice of “cooperation” strategy for wind farms is the premise of the stability of the tripartite alliance

the PV power station is most prone to speculation in the transaction

and the operation strategy of pumped storage power stations is closely related to the capacity trading scale.

关键词

Keywords

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